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En 1590 Zacharias Janssen trabajaba junto con su padre, Hans Martens, como fabricante de anteojos. Durante sus trabajos en el taller tuvo en algún momento la idea de conectar dos lentes mediante un tubo.
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En 1595, en la ciudad flamenca de Mildebourg, el óptico Zacarías Janssen (1583-1638) montó un pequeño aparato –tenía apenas veinticinco centímetros– con lentes en dos tubos de latón que se deslizaban uno dentro del otro.
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También Galileo Galilei presentó su microscopio óptico en 1609 utilizando un diseño basado en la combinación de una lente cóncava junto con una lente convexa.
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En 1619 Cornelius Drebbel presentó su diseño con dos lentes convexas. Esto hace pensar que también alguno de ellos dos podría haber inventado el microscopio antes que Zacharias Janssen.
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En 1625 Giovanni Faber es la primera persona en referirse a este nuevo invento como microscopio.
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Uno de los primeros científicos en utilizar el microscopio con fines científicos fue Robert Hooke, quien en 1665.
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El libro Micrographia presentó ilustraciones de las observaciones realizadas por Robert Hooke mediante un microscopio compuesto, incluyendo insectos, plantas, etc.
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Antonie van Leeuwenhoek (Delft, 1632-1723) hizo un paso importante en el campo de la microscopía al descubrir una nueva técnica de fabricación de lentes que le permitió alcanzar aumentos de hasta 200x.
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No fue hasta 1730 que el inventor Chester Moore Hall encontró una combinación de lentes que corregía significativamente la aberración cromática.
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En 1776 el británico Jeremiah Sisson construyó el primer revólver para microscopios que permitía cambiar el objetivo con el que se observaba la muestra.
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Un siglo más tarde, alrededor de 1830, Joseph Jackson Lister perfeccionó la idea de Chester Moore Hall para corregir además la aberración esférica.
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La otra gran empresa fabricante de microscopios, también en Alemania, es conocida como Carl Zeiss AG y fue fundada en 1846 por el óptico Carl Zeiss.
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En 1904 la empresa Carl Zeiss empezó a comercializar el primer microscopio de rayos ultravioleta capaz de doblar la resolución de los microscopios ópticos.
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El primer prototipo de microscopio electrónico fue construido en 1931 por el físico Ernst Ruska y el ingeniero eléctrico Max Knoll.
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No fue hasta 1951 que los físicos Ellis Coslett y William Nixon pudieron construir un microscopio de este tipo que ofrecía mejor resolución que el microscopio óptico